Aufgabenbeispiele von MGK Klasse 8

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Binär aus Dezimal

Beispiel:

Gib die Zahl 231 im Binärsystem an.

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20 = 1
21 = 2
22 = 4
23 = 8
24 = 16
25 = 32
26 = 64
27 = 128
28 = 256
29 = 512
...

Zuerst versuchen wir Schritt für Schritt die Zahl 231 als Summe von 2er-Potenzen (siehe rechts) zu schreiben:

231 = 128 + 103
= 128 + 64 + 39
= 128 + 64 + 32 + 7
= 128 + 64 + 32 + 4 + 3
= 128 + 64 + 32 + 4 + 2 + 1

= 1⋅128 + 1⋅64 + 1⋅32 + 0⋅16 + 0⋅8 + 1⋅4 + 1⋅2 + 1⋅1

Somit ergibt sich die Binärdarstellung von 231 = (1110.0111)2

Dezimal aus Binär

Beispiel:

Gib die Zahl (1001.0001)2 im Dezimalsystem an.

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Als Dezimalzahl

20 = 1
21 = 2
22 = 4
23 = 8
24 = 16
25 = 32
26 = 64
27 = 128
28 = 256
29 = 512
...

Um die (für uns normale) Dezimalzahl zu berechnen, müssen wir einfach jede Ziffer mit der zugehörigen 2er-Potenz ihrer Stelle (siehe rechts) multiplizieren. Am besten tun wir das von rechts nach links:

(1001.0001)2 = 1⋅1 + 0⋅2 + 0⋅4 + 0⋅8 + 1⋅16 + 0⋅32 + 0⋅64 + 1⋅128= 145

Somit ergibt sich die Dezimaldarstellung von (1001.0001)2 = 145

ggT mit Primfaktoren

Beispiel:

Bestimme den größten gemeinsamen Teiler von 81 und 105.

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Wir erstellen zuerst die Primfaktorzerlegungen von den beiden Zahlen:

81
= 3 ⋅ 27
= 3 ⋅ 3 ⋅ 9
= 3 ⋅ 3 ⋅ 3 ⋅ 3

105
= 3 ⋅ 35
= 3 ⋅ 5 ⋅ 7

Jetzt gehen wir alle Primteiler, die in beiden Zerlegungen vorkommen, durch und stecken diese in ihrer gemeinsamen Potenz (also so oft, wie sie höchstens in beiden Zahlen vorkommen) in unsere neue Zahl:

3(die 3 kommt sowohl in 81 als auch 105 insgesamt 1 mal vor)

Da 3 = 3 in beiden Primfaktorzerlegungen vorkommt, muss 3 auf jeden Fall ein Teiler von beiden Zahlen sein. Andererseits kann es keinen größeren gemeinsamen Teiler geben, denn sonst müsste ja in diesem größeren gemeinsamen Teiler noch ein weiterer gemeinsamer Primfaktor sein.

Unser größter gemeinsamer Teiler von 81 und 105 ist somit :
ggT(81,105) = 3

kgV mit Primfaktoren

Beispiel:

Bestimme das kleinste gemeinsame Vielfache von 24 und 77.

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Wir erstellen zuerst die Primfaktorzerlegungen von den beiden Zahlen:

24
= 2 ⋅ 12
= 2 ⋅ 2 ⋅ 6
= 2 ⋅ 2 ⋅ 2 ⋅ 3

77
= 7 ⋅ 11

Jetzt gehen wir jeden Primteiler, der in einer den beiden Zerlegungen vorkommt, durch und stecken diesen in seiner maximalen Potenz (also so oft, wie er höchstens in einer Zahl vorkommt) in unsere neue Zahl:

2 ⋅ 2 ⋅ 2(die 2 kommt in 24 insgesamt 3 mal vor)

2 ⋅ 2 ⋅ 2 ⋅ 3(die 3 kommt in 24 insgesamt 1 mal vor)

2 ⋅ 2 ⋅ 2 ⋅ 3 ⋅ 7(die 7 kommt in 77 insgesamt 1 mal vor)

2 ⋅ 2 ⋅ 2 ⋅ 3 ⋅ 7 ⋅ 11(die 11 kommt in 77 insgesamt 1 mal vor)

In 2 ⋅ 2 ⋅ 2 ⋅ 3 ⋅ 7 ⋅ 11 = 1848 sind nun alle Primteiler von 24 und alle Primteiler von 77 enthalten. Also ist 1848 ein Vielfaches von 24 und 77. Es muss auch das kleinste sein, denn bei einer noch kleineren Zahl würde mindestens ein Primfaktor von 24 oder 77 fehlen.

Das kleinste gemeinsame Vielfache von 24 und 77 ist somit :
kgV(24,77) = 1848

ggT mit Euklid' schem Algor.

Beispiel:

Berechne mit Hilfe des Euklid'schen Algorithmus den größten gemeinsamen Teiler von 114 und 64.

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Berechnung des größten gemeinsamen Teilers von 114 und 64

=>114 = 1⋅64 + 50
=>64 = 1⋅50 + 14
=>50 = 3⋅14 + 8
=>14 = 1⋅8 + 6
=>8 = 1⋅6 + 2
=>6 = 3⋅2 + 0

also gilt: ggt(114,64)=2

Binär und Hexdezimal aus Dezimal

Beispiel:

Gib die Zahl 299 sowohl im Binär- als auch im Hexdezimalsystem an.

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20 = 1
21 = 2
22 = 4
23 = 8
24 = 16
25 = 32
26 = 64
27 = 128
28 = 256
29 = 512
...

Zuerst versuchen wir Schritt für Schritt die Zahl 299 als Summe von 2er-Potenzen (siehe rechts) zu schreiben:

299 = 256 + 43
= 256 + 32 + 11
= 256 + 32 + 8 + 3
= 256 + 32 + 8 + 2 + 1

= 1⋅256 + 0⋅128 + 0⋅64 + 1⋅32 + 0⋅16 + 1⋅8 + 0⋅4 + 1⋅2 + 1⋅1

Somit ergibt sich die Binärdarstellung von 299 = (1.0010.1011)2

Um die Zahl 299 als Hexadzimalzahl auszugeben, gibt es zwei Möglichkeiten:

Theoretisch könnte man 299 wieder als Summe von 16er-Potenzen zerlegen und so die Koeffizienten vor den 16er-Potenzen als Hexadezimalzahl erhalten.

Wenn man bereits die Binärzahl hat, gibt es aber einen schnelleren Weg;

Jeder 4-er-Block wird in eine Hexadezimalzahl umgewandelt und diese werden hintereinander gesetzt:

(1)2 = 1⋅1 = 1 = (1)16

(0010)2 = 0⋅8 + 0⋅4 + 1⋅2 + 0⋅1 = 2 = (2)16

(1011)2 = 1⋅8 + 0⋅4 + 1⋅2 + 1⋅1 = 11 = (B)16

Somit ergibt sich die Hexadezimaldarstellung von (1.0010.1011)2 = (12B)16

alle Teiler einer Zahl

Beispiel:

Bestimme alle Teiler von 20 an:

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Wir suchen alle Teiler von 20. Dabei beginnen wir mit der 1 und testen die weiteren Zahlen.

Wenn eine Zahl ein Teiler von 20 ist, teilen wir 20 durch diese Zahl und erhalten so automatisch einen weiteren Teiler. Wir erhalten so also immer Teiler-Paare mit einem größerem und einem kleineren Teiler (die multipliziert wieder 20 ergeben).

Somit genügt es, nur die kleineren Teiler zu finden, weil wir ja so die Größeren automatisch mit erhalten.

1 ist Teiler von 20, denn 20 = 1 ⋅ 20, also ist auch 20 ein Teiler.

2 ist Teiler von 20, denn 20 = 2 ⋅ 10, also ist auch 10 ein Teiler.

3 ist kein Teiler von 20, denn 20 = 3 ⋅ 6 + 2.

4 ist Teiler von 20, denn 20 = 4 ⋅ 5, also ist auch 5 ein Teiler.

Jetzt können wir das Ausprobieren beenden, weil wir ja bereits 5 bei den größeren Teiler drin haben, also kann es jetzt keine weiteren (kleine) Teiler mehr geben.

Richtig sortiert ergibt sich also für die Teilermenge von 20:
1, 2, 4, 5, 10, 20

Teilbarkeitsregeln rückwärts

Beispiel:

Bestimme eine Ziffer, die man für das Kästchen ⬜ einsetzen kann, damit 12⬜4 sowohl durch 3 als auch durch 4 teilbar ist.

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Wir schauen zuerst, welche Ziffern möglich sind, dass die Zahl durch 4 teilbar ist.
Dazu müssen wir ja nur die letzten beiden Stellen betrachten, also ⬜4.

Da an der letzten Stelle eine 4 steht, muss an der vorletzten Stelle eine gerade Zahl (also 0, 2, 4, 6 oder 8) stehen, damit sie durch 4 teilbar ist (weil eben nur 04, 24, 44, 64, 84 durch 4 teilbar sind).

Diese verbleibenden Möglichkeiten überprüfen wir nun noch auf Teilbarkeit durch 3.

0: Dann wäre die Zahl 1204, für die Quersumme gilt dann: 1 + 2 + 0 + 4 = 7, also nicht durch 3 teilbar.

2: Dann wäre die Zahl 1224, für die Quersumme gilt dann: 1 + 2 + 2 + 4 = 9, also durch 3 teilbar.

4: Dann wäre die Zahl 1244, für die Quersumme gilt dann: 1 + 2 + 4 + 4 = 11, also nicht durch 3 teilbar.

6: Dann wäre die Zahl 1264, für die Quersumme gilt dann: 1 + 2 + 6 + 4 = 13, also nicht durch 3 teilbar.

8: Dann wäre die Zahl 1284, für die Quersumme gilt dann: 1 + 2 + 8 + 4 = 15, also durch 3 teilbar.

Die möglichen Ziffern sind also 2 und 8.

Summe von Primzahlen

Beispiel:

Schreibe 40 als Summe von zwei Primzahlen:

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Wir testen der Reihe nach alle Primzahlen, ob sie mit einer weiteren Primzahl die Summe von 40 bilden:

2 + 38 = 40, dabei ist 38 aber keine Primzahl

3 + 37 = 40, dabei ist 37 auch eine Primzahl

3 und 37 wären also zwei Primzahlen mit 3 + 37 = 40

Primfaktorzerlegung

Beispiel:

Bestimme die Primfaktorzerlegung von 77 :

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Wir testen der Reihe nach alle Primzahlen, ob sie Teiler von 77 sind und zerlegen dann immer die Zahl in die Primzahl und den anderen Faktor:

77
= 7 ⋅ 11